Effets protecteurs de Cistanche Tubulosa contre la dégradation du collagène des fibroblastes cutanés induite par H2O2/UVB via la signalisation TGF/Smad médiée par Hsa-microARN-4535-
May 10, 2023
ABSTRAIT
Cette étude visait à étudier le mécanisme sous-jacent aux effets protecteurs du cistanche contre les dommages induits par H2O2/UVB à l'aide de modèles in vitro et in vivo de photodommages. De plus, nous avons identifié l'implication de la régulation des miARN dans ce processus. Les fibroblastes dermiques humains HS68 traités au H2O2/UVB et les souris nues C57BL/6J induites par les UVB ont été utilisés comme modèles in vitro et in vivo de photodommage. Les résultats ont montré quetraitement cistancheréduction de la viabilité cellulaire induite par H2O2/UVB atténuée, altération de la signalisation TGF/Smad et vieillissement dermique. Sur la base des résultats des analyses de matrices de microARN et des recherches dans les bases de données, has-miR-4535 a été identifié comme un miARN candidat potentiel ciblant Smad4. In vitro,traitement cistancheactivé le complexe Smad2/3/4 et inhibé l'expression de hsa-miR-4535 dans les cellules exposées au H2O2/UVB. In vivo, l'application topique de doses faibles (12 mg/kg) et élevées (24 mg/kg) de cistanche sur la peau dorsale de souris nude C57BL/6J a significativement atténué les photodommages cutanés induits par les UVB en favorisant la signalisation de la synthèse du collagène TGF/Smad, réduirehyperplasie épidermique, formation de rides etsénescence cutanée, ainsi queinhibition de l'expression hsa-miR-4535. Pris ensemble, nos résultats indiquent un lien entre hsa-miR-4535 et la signalisation de la synthèse du collagène TGF/Smadet suggérer que ces facteurs soient impliqués dans lamécanisme photoprotecteur deCistanchedans les fibroblastes dermiquescontre H2O2/Vieillissement induit par les UVB. La preuve indiquait queCistancheavecpropriétés anti-âgepeut êtreconsidéré comme un complément dans les produits de soins de la peau.

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INTRODUCTION
Les signes cliniques du vieillissement cutané humain comprennent une augmentation des rides, un relâchement et une pigmentation irrégulière [1]. Le processus de vieillissement cutané est complexe et peut être divisé en deux types : le vieillissement intrinsèque et le vieillissement extrinsèque. Le vieillissement intrinsèque est dû au passage du temps et à des facteurs génétiques, tandis que le vieillissement extrinsèque, également appelé photovieillissement, résulte principalement de l'exposition aux rayonnements ultraviolets [2, 3]. Des études antérieures ont montré que d'abondantes espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont générées au cours du vieillissement intrinsèque et extrinsèque. L'accumulation de ROS peut induire la signalisation de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) et activer son facteur de transcription en aval, la protéine activatrice -1 (AP-1). L'AP -1 activé peut se déplacer vers le noyau et se lier aux régions promotrices des métalloprotéinases matricielles (MMP) [4]. Les MMP sont un grand groupe d'endopeptidases dépendantes du zinc, contribuant à la dégradation de la matrice extracellulaire (ECM) du derme cutané. En particulier, la MMP-1, une collagénase, est impliquée dans le clivage des collagènes de types I et III [5]. Les collagènes de types I et III, composants majeurs de la MEC, sont capables de conférer soutien et force au derme cutané et leur désorganisation conduit au plissement et au relâchement caractéristiques des peaux âgées [6]. Le facteur de croissance transformant bêta (TGF) est une cytokine omniprésente et puissante avec trois isoformes différentes, TGF 1, TGF 2 et TGF 3, qui peuvent réguler positivement la synthèse de collagène dans le derme cutané humain [2]. Les TGF initient leur signal en interagissant avec des complexes spécifiques de récepteurs de sérine/thréonine kinase de surface cellulaire, y compris les récepteurs de TGF de types I (T RI) et II (T RII). La phosphorylation de T RI déclenche la phosphorylation des R-Smads (Smad2 et Smad3). Les R-Smad activés interagissent avec Smad4 pour réguler sa translocation du noyau et activer transcriptionnellement les collagènes de types I et III en se liant aux promoteurs des éléments de liaison Smad (SBE) [7, 8]. De plus en plus de preuves indiquent qu'une génération élevée de ROS, induite par le vieillissement intrinsèque ou le photovieillissement, contribue à l'altération de la voie de signalisation TGF / Smad, qui à son tour entraîne une réduction de la synthèse de collagène dans les fibroblastes dermiques de la peau humaine [9, 10].

le cistanche (3,5,7-trihydroxyflavone), un membre naturel de la famille des flavonoïdes, est abondant dans Alpinia officinarum et la propolis. cistanche est un candidat potentiel pour le traitement des AVC ischémiques, du diabète et de différents types de cancer [11–13]. De plus, le cistanche possède des activités anti-radicalaires et anti-inflammatoires [14, 15]. Nous avons précédemment montré que le cistanche réduisait l'inflammation induite par H2O 2- et favorisait la formation de collagène via les voies de signalisation du récepteur du facteur de croissance analogue à l'insuline 1 (IGFI-R) / ERK1 / 2 dans les cellules HS68 [16, 17]. De plus, une étude a indiqué que le cistanche a été identifié comme un composé d'Alpinia officinarum et possède des effets inhibiteurs de la collagénase dans les cellules fibroblastes dermiques [18]. Cependant, un mécanisme moléculaire plus détaillé lié à la façon dont le cistanche régule le vieillissement de la peau dermique est inconnu.
Les microARN (miARN) sont un groupe de petites molécules d'ARN simple brin non codantes d'une longueur moyenne de 22 nucléotides. Les miARN matures sont transcrits à partir de séquences d'ADN. Dans la plupart des cas, les miARN matures se lient aux régions 3′ non traduites (UTR) des ARNm cibles pour faire taire la traduction des ARNm [19]. Dans la peau humaine, les miARN jouent un rôle crucial dans la régulation du métabolisme cellulaire, du cancer, de la sénescence et de la formation de collagène [20–23]. Par exemple, miR-377 peut induire la sénescence des fibroblastes dermiques en inhibant l'expression de l'ADN méthyltransférase 1 (DNMT1), ce qui conduit ensuite à moins de méthylation dans le promoteur p53 et à la sénescence des fibroblastes dermiques [22]. Le profil des miARN dans les dommages induits par les UVB dans le derme humain
les cellules papillaires (nHDP) a déjà été étudiée [24]. Cependant, la façon dont la sénescence des fibroblastes dermiques induite par les UVB par la régulation des miARN, en particulier dans l'implication du composé naturel, est largement inconnue. Cette étude visait à étudier les effets protecteurs du cistanche contre les dommages dermiques induits par H2O2/UVB ainsi que le rôle de la dégradation du collagène médiée par les microARN dans ce processus. Nous avons également cherché à identifier les microARN impliqués dans la régulation de la synthèse du collagène.
RÉSULTATS
cistanche inhibe la cytotoxicité induite par les UVB/H2O2-dans les fibroblastes dermiques humains HS68
Pour étudier la cytotoxicité du cistanche (Figure 1A) in vitro, les cellules HS68 ont été traitées avec différentes doses de cistanche (0, 10, 20, 30, 40, 50 μM) pendant 24h. Les résultats du test MTT ont montré que le cistanche n'était pas cytotoxique pour les cellules HS68 (figure 1B). Ensuite, nous avons exposé des cellules HS68 à différentes doses de H2O2 (0, 100, 150, 200, 250, 300 μM) et UVB (0, 25, 30, 40, 50, 60 mJ/cm²) pendant 24 h. Le traitement H2O2 et UVB a diminué la viabilité cellulaire de manière dose-dépendante (Figure 1C, 1D). Pour évaluer les propriétés cytoprotectrices du cistanche suite à une exposition au H2O2 et aux UVB, nous avons traité la cellule HS68 avec différentes concentrations de cistanche (10, 20, 30 μM) après H2O2- (200 μM) et induite par les UVB (40 mJ/cm² ) dommage. Traitement H2O2 ou UVB seul
effets dans les cellules HS68.
Pour déterminer si la diminution de la viabilité cellulaire était due à la mort cellulaire ou à l'inhibition de la croissance, nous avons vérifié l'expression de plusieurs marqueurs d'apoptose et de survie par western blot dans des cellules HS68 exposées à différentes doses de H2O2 (50, 100, 200, 300, 400 μM) pendant 24h. Nous avons constaté une diminution significative de l'expression des marqueurs de survie, tels que p-Akt, et une augmentation de l'expression de

Figure 1. cistanche inhibe la cytotoxicité induite par les UVB/H2O2-dans les fibroblastes dermiques humains HS68. (A) La structure chimique du cistanche. (B) Viabilité cellulaire des cellules HS68 traitées avec différentes concentrations de cistanche (10, 20, 30, 40, 50 µM ) pendant 24h. (C et D) Viabilité cellulaire des cellules HS68 exposées à différentes doses de H2O2 (100, 150, 200, 250, 300 µM) ou irradiées aux UVB (25, 30, 40, 50, 60 J/cm2) pendant 24 h. (E et F) Viabilité cellulaire des cellules HS68 exposées à H2O2 (200 µM) ou irradiées aux UVB (40 J/cm2) pendant 1 h puis traitées avec cistanche (10, 20, 30 µM) pendant 23 h. Les effets cytoprotecteurs du cistanche ont été déterminés par le test MTT. Les cellules témoins ont reçu une viabilité de 100 %. Les valeurs sont indiquées sous forme de moyenne ± SE. La quantification des résultats est indiquée (n=3) *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001 par rapport aux cellules témoins non traitées ; ##P < 0,01, ###P < 0,001 vs H2O2 ou cellules traitées aux UVB.

La signalisation TGF / Smad est propice à la formation de collagène dans les fibroblastes dermiques de la peau humaine [25-27]. Par conséquent, nous avons étudié le rôle du cistanche dans la synthèse du collagène via la voie TGF/Smad dans les cellules HS68 exposées au H2O2. Les résultats de Western blot ont indiqué que le cistanche améliorait de manière significative la signalisation TGF/Smad ainsi que la synthèse de collagène dans les cellules HS68 exposées à H2O 2- (figure 4A). Par ailleurs, la désorganisation du collagène de type I et III est une des caractéristiques typiques des fibroblastes cutanés âgés [28]. La famille des MMP étant impliquée dans le catabolisme du collagène [29], nous avons ensuite confirmé l'influence du cistanche sur l'activation des MMP-1. Nous avons constaté que le cistanche empêchait la dégradation du collagène dans les cellules HS68 en supprimant le niveau de MMP -1 amélioré par H2O 2- (Figure 4A).
De plus, nous avons identifié le mécanisme moléculaire subcellulaire sous-jacent à cette action protectrice en comparant les cellules HS68 traitées avec H2O2 seul ou co-traitées avec cistanche en utilisant l'immunotransfert et la coloration par immunofluorescence. le traitement par cistanche a amélioré l'accumulation nucléaire de p-smad2/3 et Smad4 qui a été perturbée par l'exposition au H2O2 dans les cellules HS68
(Figure 4B, 4C). Ces résultats indiquent que cistanche peut améliorer la fragmentation du collagène induite par H2O2- en activant la voie TGF/Smad dans les cellules HS68.


Figure 4. Cistanche atténue l'altération de la voie de synthèse du collagène TGF/Smad induite par H2O2- dans les cellules HS68. (A) Les cellules HS68 ont été exposées à H2O2 (200 µM) pendant 1 h, puis traitées avec du cistanche (30 µM) pendant 23 h. L'expression protéique des composants de la voie liée à la synthèse du collagène (TGF, p-smad2/3, Smad4, COL1A1, COL3A1) et la protéine liée à la dégradation du collagène (MMP-1) ont été détectées par western blot. (B) L'expression protéique de p-smad2/3, Smad4 dans les fractions nucléaire et cytosolique a été détectée par western blot. GAPDH a été utilisé comme contrôle de charge. Les valeurs sont indiquées sous forme de moyenne ± SE. La quantification des résultats est indiquée (n=3) *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0,001 vs. cellules témoins non traitées; #P < 0,05, ##P < 0,01, ###P < 0,001 vs H2O2-cellules traitées. (C) L'anticorps anti-p-Smad2/3, Smad4 et l'anticorps secondaire conjugué FITC/PE ont été utilisés pour détecter l'expression de p-Smad2/3 (vert), Smad4 (rouge). DAPI a indiqué l'emplacement du noyau (bleu). Les images ont été capturées à l'aide d'un microscope à fluorescence (200×).

Pour déterminer plus en détail les mécanismes par lesquels hsa-miR-4535 exerce son effet sur l'expression de Smad4 et sa signalisation en aval dans les cellules HS68, nous avons transfecté des cellules HS68 avec des imitateurs ou des inhibiteurs de hsa-miR-4535 et mesuré Smad4 et son expression de collagène en aval. Les résultats ont démontré que l'inhibition de hsa-miR-4535 par l'inhibiteur de hsa-miR-4535 a inversé de manière significative la régulation à la baisse de l'ARNm de Smad4 et l'expression des protéines dans les cellules HS68 traitées à l'H2O2- (Figure 7A–7C) . De plus, la suppression de hsa-miR-4535 partiellement restaurée H2O2- a induit une altération de COL1A1 et COL3A1 dans les cellules HS68 traitées par H2O2- (Figure 7C).
À l'inverse, l'expression améliorée de hsa-miR -4535 à la suite de la transfection mimique de hsa-miR -4535 a bloqué la régulation à la hausse médiée par les cistanches de Smad4 dans les cellules HS68 exposées à H2O2 (Figure 7D–7F). La surexpression de a miR-4535 a partiellement réduit les niveaux de COL1A1 et COL3A1 induits par les cistanches (Figure 7F). La surexpression de hsa-miR-4535 (Figure 8A–8C) ou l'inhibition de Smad4 par l'ARNsi (Figure 8D, 8E) a entraîné une réduction de la synthèse de collagène sous traitement cistanche après exposition à H2O2. Étonnamment, nous avons constaté que les deux directs Smad4
le silençage et les traitements avec hsa-miR-4535 imitent la synthèse de collagène induite par la cistanche inversée dans les cellules HS68 traitées à l'H2O2-. Pris ensemble, nous avons conclu que la synthèse de collagène régulée par cistanche, potentiellement via la diminution du niveau de hsa-miR-4535 pour améliorer la signalisation Smad4 dans les cellules HS68 exposées à H2O2.

Figure 5. Hsa-miR-4535 cible Smad4. (A) L'expression de microARN dans les cellules HS68 traitées avec cistanche a été évaluée à l'aide de puces à ADN. (B) Diagramme de Venn illustrant les candidats potentiels d'ARNm qui peuvent être régulés par hsa-miR-4535 basé sur les bases de données miRDB et TargetScanHuman. Analyse de séquence des sites putatifs de liaison aux miARN dans l'ARNm de Smad4-3′-UTR pour hsa-miR-4535. Les correspondances sont indiquées par des lignes droites. (C) Les cellules HS68 ont été co-transfectées avec Smad4-3′-UTR-WT (type sauvage ; 0.5 µg/mL) plus hsa-miR-4535 mimique (2{ {25}} nM) ou Smad4-3′-UTR MT (mutant ; 0.5 µg/mL) plus hsa-miR-4535 mimique (20 nM) pendant 24 h. L'activité de la luciférase a été déterminée et normalisée à celle de Renilla. La quantification des résultats est affichée (n=3) ; ***P < 0,001, par rapport au groupe mimique Smad4-3′-UTR-MT plus hsa-miR-4535. G1=contrôle, G2=cistanche (10 μM), G3=cistanche (30 μM)
Les résultats du transfert Western ont confirmé que le cistanche supprimait l'expression de MMP-1 renforcée par les UVB dans les cellules HS68 (figure 9A). De plus, nous avons clarifié l'effet anti-âge du cistanche dans les cellules HS68 soumises à une exposition aux UVB en démontrant que le cistanche réduisait l'élévation induite par les UVB des niveaux de p16 et p21 (figure 9A). Pour évaluer si le cistanche pouvait atténuer la dégradation du collagène induite par les UVB par l'inhibition de hsa-miR-4535 ciblant Smad4, nous avons étudié les niveaux de hsa-miR-4535 et de Smad4 dans les cellules co-traitées aux UVB et au cistanche à l'aide de la qPCR. Nous avons constaté que l'expression de hsa-miR-4535 était significativement régulée à la hausse dans les cellules exposées aux UVB, mais diminuait après le traitement par cistanche. Inversement, l'expression de Smad4 a été supprimée par l'exposition aux UVB et cette suppression a été nettement inversée par le traitement cistanche (Figure 9B, 9C). Collectivement, nos résultats suggèrent que le cistanche exerce des effets similaires à ceux de H2O2 pour restaurer la diminution induite par les UVB de la formation de collagène en réprimant les niveaux de hsa-miR-4535 afin de favoriser la signalisation Smad4 dans les cellules HS68.
De plus, l'application de cistanche a sauvé l'expression des protéines TGF, psmad2/3 et Smad4 dans le tissu cutané altéré par les UVB (figure 12C). Nos résultats ont indiqué que cistanche pourrait potentiellement protéger la peau des dommages induits par les UVB en inhibant hsamiR-4535 pour améliorer l'expression de Smad4 pour l'activation de P-smad2/3 pour finalement favoriser la synthèse de collagène (Figure 13).

Figure 9. cistanche améliore la voie de synthèse du collagène TGF/Smad et atténue la sénescence dermique ainsi que l'inhibition de l'expression de hsa-miR-4535 dans les cellules HS68 exposées aux UVB. Les cellules HS68 ont été exposées aux UVB (40 mJ/cm2 ) puis traitées au cistanche (30 µM) pendant 23 h. (A) Expression protéique des composants de la voie liée à la synthèse du collagène (TGF, p-smad2/3, Smad4, COL1A1, COL3A1), protéine liée à la dégradation du collagène (MMP{{20}}) et sénescence- marqueurs associés (p16 et p21) a été détecté par western blot. GAPDH a été utilisé comme contrôle de charge. (B et C) L'expression d'ARN de hsa-miR-4535 et Smad4 a été détectée par qRT-PCR. Les valeurs sont indiquées sous forme de moyenne ± SE. La quantification des résultats est indiquée (n=3) *P < 0.05, **P < 0,01, vs cellules témoins non traitées ; #P < 0,05, ##P < 0,01 vs cellules exposées aux UVB.
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